机电一体化的理解精选(九篇)

第1篇：机电一体化的理解范文

[关键字]低温等离子体；联合；研究方向

引言

目前对有机废气治理采用的处理方法主要有吸收、吸附、催化燃烧等，这些方法所用设备多、工艺繁、能耗大：而相对比较热门的生物处理法又面临占地面积大，易受负荷变化影响，微生物菌种筛选和驯化难度大等问题。而等离子体技术作为一种高效率、占地少、运行费用低、使用范围广的环保处理新技术已成为近年来的研究热点。

1.等离子体技术处理有机废气机理分析

1.1等离子体概念

等离子体就是处于电离状态的气体，其英文名称为plasma。等离子体是被称作除固态、液态和气态之外的第四种物质存在形态。它是由大量带电粒子（离子、电子）和中性粒子（原子、激发态分子及光子）和自由基组成的导电性流体，因其总的正、负电荷数相等，故称为等离子体。

按热力学平衡状态进行分类，等离子体可分为热力学平衡状态等离子体（高温等离子体）和非热力学平衡状态等离子体（低温等离子体）。非平衡等离子体较平衡等离子体易在常温常压下产生，因此在环保领域有着广泛的应用前景。以下等离子体处理技术即低温等离子体技术。

1.2等离子体处理有机废气的机理

虽然对低温等离子体去除污染物的机理还不清楚，但一般都认为是粒子间非弹性碰撞的结果。其降解机理可概括为：1、高能电子直接作用于有机废气分子，污染物分子受碰撞激发或离解形成相应的基团和自由基。2、高能电子与气态污染物中所含的空气、水蒸气和其它分子作用产生新的自由基和激发态物质活性粒子及氧化性极强的O3，将有机物彻底氧化。3、活性基团从高能激发态向下跃迁产生紫外光，紫外光直接与有害气体反应而使气体分子键断裂从而得以降解。

2.等离子体处理有机废气的工艺分析

2.1等离子体单独作用处理有机废气

早期通常是利用等离子体单独作用处理有机废气。根据等离子体反应装置的不同，目前常用的工艺是电子束照射法，介质阻挡放电和电晕放电。

2.2等离子体与其他处理技术联合工艺

为了降低能耗，提高处理效率，扩大可降解气态污染物的种类，等离子体与其它技术联合处理气态污染物是当前研究的热点。

2.2.1等离子体催化工艺

低温等离子体与催化相结合的工艺主要有一体式（催化剂置于等离子体反应器内）和分离式（催化剂置于等离子体反应器后）。催化剂主要有过渡族金属氧化物和光催化剂二氧化钛等。

目前低温等离子体催化处理技术已在净化机动车排气、烟气脱硫、脱除氮氧化物、降解挥发性有机化合物、去除毒性化合物都有相关研究，且都有着广阔的发展前景。北京工业大学“’一项技术被认为是处理低浓度、大流量有毒有害气体的最有效方法。

2.2.2离子体一吸附（吸收）工艺

等离子体与吸附相结合的工艺也分为两类：分离式（二个单元分别处理）和一体式（合并在单个单元内处理）。结合工艺的优点是：提高降解率，放电能量的有效利用率可望大大提高，促进反应朝有一利的方向发生，可以有效提高VOCs去除率，控制副产物。等离子体对吸附剂有一定的改性影响：放电产生时造成局部自由基的富集，强化微孔结构表面的多相降解反应；多孔性颗粒的表面在电子的撞击下也可能成为反应活性中心。目前使用广泛的吸附剂是活性炭。

中山大学的等离子体吸附结合的改进工艺在脱附再生过程中等离子体净化器对苯系物的去除率达80％以上。该工艺对于大风量、低浓度的有机废气净化效果好，二次污染小，设备投资和操作费用低，是一种有应用前景的技术。

2.2.3离子体一光降解工艺

离子体一光降解结合工艺可分为3类：①等离子体可以激发准分子紫外光源；②等离子体还可以与光催化剂结合协同处理；⑨等离子体可以外接UV工艺。以下就3种工艺的研究现状做简要介绍：

等离子体除单独讲解VOCs，还能激发惰性气体、惰性气体一卤素混合气体、汞一卤素混合气体产生准分子紫外辐射，发出的紫外光也可降解污染物。而等离子体与光催化剂协同工艺是在放电等离子体区域填充光催化剂（其典型是TiO2），以放电过程产生的大量活性物质驱动光催化剂，就可以实现光降解和等离子体降解的协同。该技术能提高装置的能量利用率和的VOCs去除率。Misook　Kang等人发现在等离子体反应器中加入TiO2甲苯转化率显著提高，13kV脉冲电压放电120min后，甲苯转化率可达70％，而没有TiO2时，仅为40％。对于等离子体外接UV工艺的研究，Falkenstein用发射光谱研究了DBD-UV协同作用所产生的·OH浓度，发现DBD-UV协同作用所产生的自由基浓度大于UV或DBD单独使用所产生的自由基浓度的总和。

2.2.4其他联合工艺

等离子体——铁电性物质联合技术，是在放电区域填充铁电性颗粒。当在填充床层上施加电压时，铁电性颗粒被极化，在颗粒接触点的周围形成很强的电场，局部电场强度被加强，导致局部放电。在一定的电压下，铁电性物质能提高反应器的能量利用效率，生成氧化能力更强的铁氧化物以提高VOC　s的去除率。但铁电性物质填充床的氧化反应选择性较低，能量利用效率有待提高，且反应伴随有副产物生成。

生化协同低温等离子体复合技术，将低温等离子体作为一些难生化降解VOCS的预处理技术，将其分解为易生化降解的VOCs小分子后再进行生化处理。该工艺可以很好地协调等离子体降解不充分及生物法难降解高分子有机物的矛盾。

第2篇：机电一体化的理解范文

一、文件与档案目录信息的计算机一体化管理阶段

文件与档案目录信息的计算机一体化管理阶段起始于1993年前后。由于公文是档案的前身，档案是公文的归宿，这就为两者的一体化管理创造有利条件。此阶段要解决的关键问题是如何实现一体化管理，要解决的问题是如何将文件信息变成档案信息。在全面分析文件收发、公文处理和档案工作流程的基础上，通过开发文档一体化管理软件将文书收发与档案管理工作流程有机地联系在一起，在公文收发信息登录时纳入档案归档信息，提前确定文件是否归档，对归档的文件标引归档信息，即分类号、期限、页数、关联词，实现了档案信息流向的超前控制，第二年对有归档信息的公文进行信息归档，对归档后的收发文目录信息进行计算机组卷―――自动生成案卷信息（档号、案卷题名）、卷内信息（页次、卷内序号、卷内目录），然后打印卷皮、卷内目录、案卷目录、档案实体的整理按计算机生成的案卷目录、卷内目录进行排列、编号、装订、上架，计算机组卷后档案信息入库。从而实现了计算机公文收发目录信息与档案目录信息一体化管理。当时该系统是用FOXBASE、FORXPRO数据库管理语言编制的单机版计算机文档一体化管理软件。单机版计算机文档一体化管理软件的应用，大大提高了档案工作效率和档案归档的准确性、完整性。为各单位档案目录信息计算机管理提供技术支持，为档案工作目标管理奠定了基础。

此阶段主要解决的问题是利用计算机理顺公文与档案工作流程；超前控制档案信息流向；避免档案数据重复录入；计算机如何自动组卷生成档案案卷信息、卷内信息问题。

二、OA电子文件与电子档案信息一体化管理阶段

电子文件与电子档案信息一体化管理始于1997年前后办公自动化管理系统的开发应用，我们将单机版文档目录信息一体化管理理念纳入到办公自动化管理系统。在办公自动化管理系统实现电子文件到电子档案全文信息的一体化管理。要求在公文运转结束即可进行公文信息的逻辑归档。公文目录归档的同时归档电子文件、办文流程、办文意见等信息。归档的公文信息按档案管理的标准、规范进行数据处理，自动生成案卷信息、卷内信息，计算机组卷后形成电子档案档号就是档案实体档号，两者一致便于档案实体和电子档案管理。档案实体的整理与单机版一体化管理基本相同。不同是此时归档的数据既有目录信息又有电子文件原文信息，并可在网络上查询到现行公文及已归档的档案原文。

2000年国家档案局颁发《归档文件整理规则》，2001年按此办法对OA电子文件与电子档案信息一体化管理的数据处理方法进行修改，同时需对原档案管理系统进行升级，使计算机档案管理系统既能适用于旧的案卷形式的档案管理，又能按新《归档文件整理规则》处理归档的电子文件数据。系统归档文件数据处理可根据档案分类方案自行定义，如：机关用年度、机构、期限分类编号法；基层用年度、一级类目、期限分类编号法；文件少的单位可采用年度、期限分类编号法。但文件实体的整理分为两种情况，一种是第二年初进行归档公文信息数据处理和档案实体的整理，此种方法的优点是保留了原来归档文件仍按问题集中排列、便于手工查找及档案库存体系科学整序的优点，又吸取了按件整理档案减少实体档案整理工作量的优点；另一种是随办随归此，公文一经形成（收到）对归档的公文立即给档号，完成归档公文档案的处理。此种方法的优点是归档公文的档案处理在收发文岗位就已完成，避免归档公文的积压，减轻档案整理的工作量。缺点是归档公文不能按问题排列，相关的文件不能排列在一起，同一个问题的文件分散在不同的档案盒中。档案的整理编号是在第二年2－3月份统一规划进行，若档案的整理不要求按问题集中排列，只按分类方案编号可做到随办随归。

此阶段主要解决的问题是电子文件归档、归档电子文件的准确性及完整性、按照新的《归档文件整理规则》进行档案数据处理、保证电子文件与电子档案数据处理的一致性，解决文书档案旧管理规范与新管理规范的衔接与过度，用B／S方式解决电子文件网络全文查阅。

三、 数字档案管理及全文检索阶段

数字档案管理及全文检索阶段始于2001年前后。随着计算机通讯技术、信息处理技术和网络技术的发展，在技术上为档案信息共享提供条件。室藏档案数字化处理、档案系统与OA数字档案的无缝连接、档案信息共享、实现数字档案管理、数子档案光盘存储及光盘跨系统跨平台全文查阅等，从而全面实现机关（企业）档案的数字化管理，基本满足机关人员网上调阅档案原文的需求，提高了档案的利用率，大大减少了档案的调卷工作。

此阶段主要解决了机关（企业）室藏档案数字化（包括OCR转换、转换后的文本文件的编辑、修改）、办公自动化文档一体化管理系统数字档案的批量引入，档案信息的全文检索、脱机存储的数字档案并且每一张光盘都具有在线检索和脱离系统、跨平台的模糊检索及全文浏览及用户查询情况自动实时统计分析。

四、 广义数字档案馆建设阶段

由于电子政务的应用，企业信息化的发展，我们处处时时都在与电子信息进行交流，电子信息的出现改变了我们的工作与交流方式，使档案工作也面临许多问题，如：企业信息资源归属问题、如何在数字环境下完整地收集电子档案、档案管理的对象多元化问题、资源共享问题、档案管理方式的变革、室藏档案数字化问题、电子档案只是利用无法作为凭证、如何利用档案信息进行编研、电子档案如何永久保管问题、档案管理组织结构及工作方式如何适应档案信息化建设问题等等。档案工作要适应社会信息化发展，必须解决所面临的问题，解决问题的办法是建立现代化的数字档案馆 。现代化的数字档案馆是建立在现代信息技术的普遍应用基础上（不是模拟手工档案管理方式），把分散于不同载体、不同地理位置的信息资源以数字化的形式集中存储，数字档案馆应与企业各种业务信息管理系统实现无缝连接，将网络采集到的应归档的信息按照档案管理的要求进行数据处理，形成科学、有序的企业综合档案信息资源，为企业生产、管理和决策提供可靠的超大规模的数字档案信息服务系统，使数字档案馆成为企业信息的过滤器、企业信息的组织者、企业信息的管理者、企业信息的提供者。

第3篇：机电一体化的理解范文

机电一体化即为将电子技术合理地应用在机构的信息处理功能、主功能、控制功能以及动力功能方面，使得机械装置能够与软件和电子化设计有机结合而组成的一种系统[1]。在科技飞速发展的当代，机电一体化已逐渐发展为一门新型的自成体系的学科，其具有耗能较低、功能较多以及可靠性较高等特点，可以既可以合理地的配置多项技术，例如机械技术、计算机技术以及微电子技术等等，，而且还能够根据系统的基本功能以及优化组织目标进行操作，最终实现比较理想的目标。

2机电一体化的发展情况

到目前为止，机电一体化已经历经了三个发展阶段：第一阶段为上世纪60年代之前。在此阶段，电机技术的发展并不成熟，只是处于初级发展阶段，电子技术与机械技术也没有得到深入地结合。然而此时，人们已开始应用电子技术的初步成果来逐渐实现对机械产品的优化，这为机电一体化的发展奠定了一定的基础。第二阶段为上世纪70到80年期间。在此阶段，机电一体化获得了迅猛发展，这主要是因为计算机等技术、微型计算机以及大规模集成电路的发展为机电一体化的发展奠定了坚实的技术基础与物质基础。这三阶段为上世纪90年代末。在此阶段，机电一体化技术逐渐向智能化发展，而且其也进一步地创建了比较完整的基础，并渐渐形成了一个比较系统化以及完整化的科学体系。

3机电一体化中电机控制与保护存在的问题

3.1电机控制保护装置无法满足应用需求

目前，在机电一体化应用中所运用的电机控制保护装置还不够完善，这主要是由于所应用的电机控制保护装置主要是基于电磁原理以及电热原理，而且是借助于熔断器的短路保护以及继电器的过载保护功能而实行操作的，但是这种零部件自身还不够完善，这也就造成机电的控制与保护能力不强，无法充分满足电机控制与保护的需求。为了解决这一问题，就需要在设计机电产品的时候，综合性、整体性地考虑保护、设计以及控制，进而实现电机控制与保护装置的系统化以及多样化。

3.2井下机电设备应用方面存在的问题

目前，在井下机电设备的应用中还存在一些问题，这也就影响了电机控制与保护的功能与效果。其中最为薄弱的环节即为为鼠笼式异步电机，如果在此环节没有进行合理有效地应用，那么就会导致许多电机的运行故障的发生。这样就会严重影响到电机运行的安全性与稳定性，所以相关人员必须要充分重视井下机电设备的应用问题，并且将其与电机控制与保护有机地结合起来，从而为机电一体化的安全、稳定运行提供有力的保障。

4解决问题的方法与建议

为了充分保证机电一体化系统的安全、稳定运行，可以采取以下的电机控制与保护措施。

4.1准确检测电流与电压

电流与电压的检测是电机控制与保护装置在机电一体化应用中非常中重要的一项操作。其有利于逆变模块以及电机力矩等故障的正确诊断，然而采用普通的电流与电压传感器是难以实现此目标的，为了能够正确而又迅速地排除故障问题，应该选用IPM输出电压以及霍尔型电流互感器，这样才能更加科学、有效地检测IPM输出三相电流与电压，进而达到最终的目标。

4.2合理控制阀门与速度

阀门与速度的控制是电机控制与保护装置应用中的重要问题之一。目前，我国主要是利用双环控制方案来解决这一问题。其中内环采用的是速度环，其主要是利用速度调节器合理地调节PWM波发生器的载波频率，从而实现对电机实际转速的控制以及调节[2]。外环主要是采用位置环，其主要在设定自身当前位置及速度的基础上，再利用速度给定发生器，将速度设定值提供给内环。因为在机电控制与保护装置的阀门与速度控制中，大流量的阀门执行机构在运行的过程中存在不同的速度阶段，例如减速、匀速以及加速等，与此同时，给定位置与实际位置也并不是确定不变的，这也就会大大增加了阀门与速度控制的难度，所以在对其进行调解的时候，要对阀门与给定阀门进行对比分析，此基础上再合理地调节速度。

5结语

第4篇：机电一体化的理解范文

【关键词】 模拟退火算法；电机优化设计；应用

电机具有运行可靠、结构简单、维修简便等特点，尤其是单相电机，被广泛应用于家电、电动工具和医疗器械等轻工业设备中。由于这些电机应用范围极广，更新换代速度快，如何借助电子计算机技术对这些电机进行优化设计将成为电机领域相关工作人员密切关注的问题之一。下面本文将以单相电机为例，介绍模拟退火算法在其优化设计中的具体应用。

一、传统电机优化设计概述

单相电机的优化设计用数学理论可以概述为：多变量、有约束、非线性、混合性、目标函数极值点多。目前普遍采用的优化算法有单纯形法、搜索法、鲍威尔法等，上述算法的最终优化结果与初始数据的选择有密切关联，实际运算过程中容易出现过早收敛局部极小点的情况，因此，很难保证最终结果是全程最优解。基于传统电机优化算法的诸多弊端，人们开始将目光移至模拟退火算法，该算法的首次提出是在1953年，当时人们在研究二维变相问题时提出了这个理论。模拟退火算法在解决组合优化问题时，模拟统计力学中的热平衡问题，进而确保了最终答案是全程最优解或全程近似最优解。

二、模拟退火算法的应用原理

模拟退火算法的理论基础是蒙特卡罗的迭代求解法，并在此基础上逐渐形成了一种启发式的搜索算法。模拟退火算法在解决组合优化问题时，其计算出发点是物理学理论中的固体退火过程，人们发现这个过程与一般的组合优化问题有相似之处，进而得出了与固体退火原理相近的模拟算法。固体物质退火中，通常需要先将固体溶解，使内部的组成粒子可以自由移动，移动速率随着温度的下降逐渐减小，最终形成低能态的晶格。如果在固体物质凝结点附近的温度下降速率接近零，那么固体物质就会形成基台，此时物体能量处于最低水平。对于组合优化问题来讲，其过程也有上述过程有相似之处，如将组合状态Q1看作固体物质的微观状态，将其在Q1下的能量看作C1，将控制参数P看作温度，那么当P从初始值（足够大）下降到稳定值（足够低）时，可以用模拟算法表述这一过程Q下的热平衡状态Q1，那么增量C可以用下列方程表述：C=C（Q1）-C（Q）。下面本文将详细介绍模拟退火算法的两种主要算法：退火过程实现算法、抽样算法。

（一）退火过程实现算法

退火过程实现算法的步骤为：（1）任选一个Q0作为初始状态下的当前解，并此时温度为T0，且计数i=0。（2）令T=Ti，Q=Qi，此时当前解为Qi+1。（3）降温后T开始下降，当前值Ti+1

（二）抽样算法（M法）

抽样算法的步骤为：（1）令R=0，此时Q（0）=Q。（2）根据S（k）所处的温度状态，在其相关邻域中随机抽取一个新的状态Q（k）为当前状态下的对应解，那么C丿=C（Q1丿）-C（Q（k））.（3）如果C丿

三、模拟退火算法在电机优化设计中的可行性和实验设计

（一）邻域结构变换

在应用模拟退火算法进行电机优化设计的过程中会出现许多新解，也就是解的变换，它是发生在当前邻域内的。邻域的具体范围与控制参数T有着密切关系，当控制参数T处于较大范围值时，邻域相对较大，当T逐渐下降直至趋于零，邻域也会随之减小，因此，上述计算公式中的C是取决于控制参数T的，当T趋于0时，C也会逐渐趋于0，最终使算法结果趋于一个稳定的值。

（二）约束条件处理

在电机优化设计过程中，不同状态下的每一个组合状态变量Q是电机的具体参数和尺寸大小，这些参数值和尺寸数据受到电机尺寸范围的限制，而且这些限制都是比较苛刻的，可变动范围也较小。如果利用上述抽样算法进行计算，当解无限接近约束条件限值时，解就会有边界，这样就会导致计算过程异常复杂。由于电机优化设计的边界范围规定比较严格，发生越界的可能性就会很大，那么判断越界的时间就会延长。通过分析我们可以将约束条件范围隐含在解的变换中（直接约束隐含处理见图1），采用排除法或罚函数法来解决。排除法就是将计算过程中出现的不可行解直接排除，在当前解的邻域内直接产生新的解，直至产生符合条件的解。罚函数法就是不予考虑不可行的解，通过在目标函数中加入“罚函数”的方式来检验不可行的解。在实际电机优化过程中，排除法操作起来更见简便，也更易于实现，只要新的解不满足约束条件，就可以立即舍弃，并重新产生新的解，但是在约束条件极为苛刻的情况下，或者约束范围不符合常理，常常会出现可行解的总体数量较少，也就是说排除法在某一邻域内的可行解较少将导致算法进入“陷阱”。使用罚函数法就会巧妙地规避这个问题，因为罚函数法并没有将不可行解排除，而是通过函数检验的方法来寻找不可行的解，这样一来实际算法中需要搜索的有效数值数量就会大大减少，但是有效数值的减少必然导致解的质量下降。因此，在解决电机优化问题时，具体选择哪种方法，需要按照实际情况来选择。确保最终得到的解是可行性的正解。

图1 直接约束隐含处理

（三）Metropolis准则

Metropolis准则能够完整的体现模拟退火算法的启发式特点，它不同于罚函数法中将新产生的解完全接受的特点，也不同于排除算法中只接受性能优良的解。在模拟退火算法中，初期计算过程不仅可以接受符合要求的可行解，也可以更大限度的接受不可行解，随着进程的进展加快，可供接受的不可行解数量就会减少，直至不再接受，此时就会使算法找到全程最优解。

（四）冷却进度表

冷却进度表表示的是控制参数T在变化中所产生一系列数值，控制参数T也是影响整个算法性能的主要因素。一个完整的冷却进度表包括控制参数初始值T0、控制参数递减函数、控制参数变换次数n、控制参数最终值Tn。在确定控制参数初始值T0时，应当确保算法开始就处于平衡状态，也就是固体退火过程中的热平衡状态，那么进程开始时解的变换就可以被接受。控制参数递减函数决定了控制参数每次的衰减量，控制参数递减函数的选取原则为：保证算法速度、控制运行时间。控制参数变换次数n又称为迭代次数，一般与优化问题的计算规模和范围有关，只有n足够大，才能保证最终得到的解是全程最优解。在电机优化的实际计算中，为了简化计算程度方便操作，需要为n确定一个固定的范围，如50-500，这样就可以确保得到的最优解在规定范围之后。

第5篇：机电一体化的理解范文

［关键词］机电一体化系统设计；案例教学；学习兴趣；创新能力

当前我国正在实施《中国制造2025》规划，这对我国工程教育特别是机械工程教育提出了更高的要求，机械装备制造企业迫切需要具备机、电、控制、信息处理等多学科融合的机电装备设计制造复合型人才。机电一体化系统设计是机械设计制造及其自动化专业的一门重要专业课，它涉及机械技术、电工电子技术、自动控制技术、检测技术、计算机信息处理技术等相关技术，是该专业所有专业课中工程性、实践性、综合性最强的一门课程，该课程后续的教学环节为毕业设计。机电一体化系统设计课程的任务是在先修课程的基础上，从系统工程观点出发，综合运用各种专业知识，分析机电一体化产品的各组成要素之间的关系，实现机电系统要求的功能。因此，该课程对于学生全面了解和掌握所修其他课程的联系，建立机电一体化的系统思维体系，培养综合运用专业知识的能力，具有重要的作用。机电一体化系统设计的教学内容包括机械系统设计、传感器测试、电机与驱动、微机原理与接口、微型计算机控制等内容。各部分内容之间相对独立，课程自身的理论体系不突出，缺乏整体感。另外这些教学内容中的有些内容在先修课程机械原理、机械设计、数控技术与数控机床、机械工程测试技术、微机原理与接口、单片机原理与接口、微型控制技术等课程中均有所涉及，极易造成教学内容的重复，给学生一种重复教学的感觉，从而降低学生对本门课程的兴趣。针对上述问题，我校在实施机电一体化系统设计教学中，以实现机械、电子、控制、信息等各异技术融合为目标，以实现闭环运动控制系统的伺服性能为出发点，以系统接口设计为主线，以案例教学为教学手段将以上教学内容有机结合，实施案例教学改革。[1][2][3]

一、绪论教学案例设计

绪论部分是机电一体化系统设计课程的关键部分，该部分对于学生理解本门的课程的特点和体系结构具有重要的作用，该部分主要突出机电一体化系统的特点、组成、设计方法以及接口等。在教学过程中，我们首先对数控车床与非数控车床两个案例在结构、功能、优缺点上进行对比，机电设备与非机电设备的区别在于增加了大脑“控制器”和神经“传感检测单元”，从而提高了设备的自动化程度、精度和效率等。通过数控机床、机器人、AGV小车、数控雕刻机等案例介绍机电一体化系统的组成部分及各组成部分的功能，强调控制器和传感检测单元在机电一体化系统中的作用。另外在讲解这部分内容时，突出机电一体化系统各组成部分之间的接口连接，通过机械接口（联轴器、传动机构等）、电子电气接口（A/D、D/A、放大器、光电耦合器）、通信接口（232串行口、USB、以太网接口等）、软件协议接口（TCP/IP协议、USB协议等）等案例，讲解接口在机电一体化系统中运动、能量、信息传输变换中的作用，强调机电一体化系统通过接口将各异技术集成在一起，形成特定的功能。在机电一体化技术方向方面，主要强调当前“机械功能电子化，电子功能软件化”的发展趋势，通过伺服电机变速代替变速箱，无刷直流电机代替传统电刷直流电机，电子表代替机械表，电子秤代替机械秤，高能束加工代替刀具切削加工等案例讲解机械功能电子化的发展趋势及带来的优势。通过软件PID控制算法代替硬件PID控制器，可编程控制器PLC代替逻辑继电器电路，可编程逻辑阵列FPGA代替专用芯片等案例讲解硬件功能软件化的趋势及优势。通过以上案例，让学生深刻认识机电一体化技术的发展方向及带来的优点。在绪论部分实施案例教学，可以避免相关知识点的填鸭式和说教式教学，使学生对机电一体化系统设计这门课程有一个系统的认识，强化了学生对机电一体化系统组成、功能、设计方法等知识点的认识。

二、机械系统教学案例设计

由于教学对象是机械专业的大四学生，多数学生一看到“机械系统设计”这个标题就感觉这部分没有新的内容，认为该部分内容是机械设计课程内容的重复，甚至认为这部分内容非常简单，没有必要在课堂上讲。恰恰相反，机械系统设计是机电一体系统设计中最为关键的一部分。因此，在开始讲解这部分内容前，应该首先点明机电一体机械系统设计与普通机械设计的区别，提高学生对该部分内容的兴趣。在课堂教学中，该部分首先通过如图1所示的机械一体化系统中典型的闭环控制系统，说明机电一体化产品中的机械系统与非机电一体化产品中的机械系统最大的区别在于：机电一体化产品中的机械系统是微型计算机控制的闭环系统的组成部分，因此在进行机械系统设计时必须要考虑机械系统的结构参数（惯性、刚度、摩擦、阻尼、传动间隙、固有频率）对闭环系统伺服性能（快速性、稳定性、准确性）的影响。基于这一区别，展开讲解机械系统的结构参数对闭环系统伺服性能的影响，以及如何从机械系统设计的角度提高整个闭环系统的性能。机械系统设计部分的另外一个重要内容是传动机构设计，通过齿轮传动案例中的间隙、刚度等对伺服性能的影响，说明在机电一体化系统中应该尽可能缩短传动链，提高闭环伺服系统的性能，并以伺服电机变速代替传动机构变速、直线电机、力矩电机、电主轴等作为缩短传动链的案例；只有当电机与负载不能匹配的时候才考虑使用传动链进行力矩、速度、转动惯量的转换。齿轮传动链设计部分包括最佳传动比的选择、传动级数的选择、传动比的分配等，这三部分内容的讲解都围绕提高伺服性能为根本目标，重点讲解最小转动惯量原则、输出轴转角误差最小原则分配传动比。为了区别机械设计，本部分除重点讲解齿轮传动链设计外，还通过数控机床旋转进给工作台、A/C轴双摆角铣头、机器人关节减速器等案例讲解了双导程蜗杆蜗轮传动结构、谐波减速器、RV减速器的各自原理以及在机电一体化系统中的应用。

三、计算机测控系统教学案例设计

计算机测量控制系统是机电一体化系统的核心，它负责采集机械部件的运动信息，并与给定值比较，生成运动控制指令。该部分的教学内容在机械工程测试技术、数控技术与数控机床、单片机原理与接口、微机控制技术等课程中均有涉及，因此，在本课程教学中将传感器、伺服电机、工业控制机结合起来，以工业控制机为中心，以接口为桥梁，将相关内容通过案例整合在一起。首先简单介绍增量式旋转编码器、光栅、感应同步器等位移测量传感器的位移测量和辨向原理，由于上述传感器直接输出相位相差90度的正弦信号，因此随后重点讲解传感器的接口电路如何对正弦信号处理获得相位相差90度方波信号，以及如何完成变相细分等功能。在控制电机部分，重点介绍了步进、直流、交流电机的功率驱动电路，如斩波恒流功放电路、PWM原理、SP－WM原理等，比较了三种电机在扭矩和功率输出特性上的不同点。最后以8051单片机为处理器，使用Proteus软件设计了教学案例[4][5]，涉及位移传感器测量接口电路和D/A转换接口电路，PID数字控制等知识点。

四、机电一体化系统教学案例设计

机电一体化系统是一个机械、电子、控制、信息等各异技术相融合的系统，在机电一体化系统设计课程的最后一章，以电脑刺绣机为设计实例，通过对这一典型机电一体化系统的设计过程，使学生能够根据设计需求综合应用机械系统设计、传感器测试、电机与驱动、微机原理与接口、微型计算机控制等各方面知识来设计一个机电一体化的系统。如图2所示，刺绣工艺的动作包括绣框在x、y两个方向的直线往复运动和绣针在z方向的连续上下往复直线运动，通过这两类运动的配合和刺料机构的作用形成线迹，绣框在x、y两个方向的移动距离决定了线迹的长度和方向，绣品由线迹的集合构成。绣针在织物上方时，绣框沿x、y两个方向移动到指定的位置，当绣针自上而下落到织物表面时，绣框停止移动，在刺料机构的作用下即完成一针线迹的动作。根据机电一体化系统的几个功能要素，电脑刺绣机由微机控制系统（控制与信息处理单元）、移框步进电动机及主轴电动机（驱动与执行单元）、x、y、z三个方向的传动机构及刺料机构（机械传动单元）、针杆位置传感器（传感检测单元）、220V单相交流电源（动力单元）、机架（机械结构单元）以及各部分之间的接口组成。由刺绣打版机输出的刺绣花样数据保存在电脑刺绣机的EPROM或磁盘中，电脑刺绣机的工作过程如下：控制微机启动主轴运转，由刺料机构带动旋梭和针杆运动，微机从刺绣花样数据文件中顺序读取每一针的x、y相对位移坐标，根据坐标数据通过两个电机的协调运转驱动绣框在平面内进行移动，微机通过读取针杆位置检测器的信号使绣框的平面移动与刺料机构的运动相互配合。电脑刺绣机设计参数的计算主要包括x、y、z三个方向运动件的运动参数和动力参数的计算、结构参数计算以及品质参数、环境参数和界面参数的确定。运动参数计算主要包括主轴转速范围的确定、绣框位移计算、绣框位移与主轴转动的运动配合、绣框运动速度计算、主轴转速计算、x、y步进电动机工作频率及传动比计算、移框加速度计算等；动力参数计算主要包括刺料机构驱动功率计算、移框步进电动机驱动力矩计算等；结构参数计算主要指刺绣机工作台面的长、宽、高三个方向尺寸的计算及机头头距的计算；品质参数主要包括系统可靠性、传动精度等；环境参数包括工作电压、环境温度、环境湿度等；界面参数则用于表征机器的人—机对话方式和功能。系统各部分之间通过接口进行连接，主要的接口包括微机系统前向通道与各传感器模块的接口以及微机系统后向通道与各功率驱动模块的接口，各接口通过采用光电隔离技术防止外部模块对微机系统的回馈干扰以及防止强电信号对微机电源的干扰。尽管电脑刺绣机由微机对刺绣工艺实行全面控制，但刺绣过程会出现断线、断针等随机因素。为保证刺绣工艺的准确进行，系统必须对针杆位置、绣线通断状况、绣框极限位置进行实时检测，因此，系统必须包含绣针布上布下位置检测、针杆最高位置检测、断线检测、绣框越界检测等传感检测模块。各传感器模块与微机系统前向通道之间需要进行接口设计，另外，微机系统后向通道与电机驱动模块之间也需要进行接口设计。微机控制系统是电脑刺绣机系统的核心，根据用户要求和工艺分析，控制微机除完成用户的基本要求外，还应具备花样存储与选择功能、记忆功能、工作状态显示功能、各种进退针功能等功能。微机控制系统设计除满足上述设计要求外，还应对控制微机的软硬组成方案进行初步设计。

五、结束语

针对机电一体化系统设计课程工程性、实践性、综合性最强的特点，围绕机械一体化闭环伺服系统的各组成要素，实施案例教学，通过典型案例实现理论教学和实践教学相结合的教学方法，不但加深了学生对机电一体化系统的理解，而且提高了学生学习兴趣、自学能力和创新能力，取得了良好的教学效果。

［参考文献］

［1］杨普国，孙佘一，陈俊.项目式案例教学方法的研究与实践［J］.昆明冶金高等专科学校学报，2011（5）：83-86.

［2］赵丽梅，李焜.机电一体化技术课程中案例化教学改革与实践［J］.大学教育，2016（3）：106-107.

［3］覃金昌，陈志.基于Simulink和GUI的机电一体化课程案例仿真教学研究［J］.机械工程师，2016（5）：22-24.

［4］李琦，王基，刘永葆.《机电一体化系统设计》课程教学改革与实践［J］.高等教育研究学报，2010（1）：100-101.

第6篇：机电一体化的理解范文

关键词 低温等离子体 污废水处理 机理研究

中图分类号：TN86 文献标识码：A

0引言

根据2014年中国环境状况公报：全国423条主要河流、62座重点湖泊（水库）的968个国控地表水监测断面（点位）开展了水质监测，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、劣Ⅴ类水质断面分别占3.4%、30.4%、29.3%、20.9%、6.8%、9.2%，水质恶化情况严峻，尤其是各大流域的市级与三级支流的黑臭问题更加突出，且劣化程度逐年提高，黑臭河治理成为“十三五”的重要任务。

近年来高压脉冲放电等离子体放电技术用于污废水环境治理的研究工作在国内外兴起，并且各所高校大学生也逐渐参与到低温等离子体的研究中，因为集自由基氧化，高温热降解，高能电子轰击，臭氧氧化，紫外光降解，光化学氧化等多种作用，成为一种新型的水处理高级氧化技术，通过对低温等离子体反应器的介绍，以及处理先例的探讨，寻求该技术新的改进措施以及研究方向和任务具有重要意义。

1低温等离子体

等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子，分子被电离后产生的正负粒子组成的离子化气体状物质，整体呈中性的物质状态，因其具有电子，正离子，负离子，激发态的原子或分子以及光子六种典型的粒子，而是一种很好的导电体，被称为继“固态”，“液态”，“气态”后的“物质第四态”。

等离子体根据其体系的能量，温度，离子密度的不同，通常分为高温等离子体和低温等离子体。高温等离子体的各种粒子的温度几乎相同，电离度接近1，并且体系处于热力学平衡状态，而低温等离子体处于热力学非平衡状态，各种温度不相同。低温等离子体虽然电子温度高但它在常温下发生的等离子体，且不需要真空设备，能得到比较稳定的放电状态，被用于很多生产领域。

2处理机理

目前，水中的有机物有多环芳烃，多氯联苯，甲醛，有机氯农药，苯胺类化合物，印染废水等难生物降解有机物。

在水溶液中，臭氧同污染物的反应机理包括直接反应（臭氧与有机物直接反应）和间接反应（臭氧分解产生・OH，・OH同污染物进行氧化反应），还可经过水中溶解物诱发产生一系列自由基如・O，・O ，・HO2，・OH等，与有机物进行自由基反应。O3能降解多种难生物降解有机物，特别是对染料分子的助色基团和发色基团有良好的选择性和氧化性，因此特别适用于印染废水的处理。

（3）紫外光的光解作用

污废水中的有机物吸收紫外线，进入激发态，激发态分子返回基态所放出的能量使其分子键断裂，生成相应的游离基或离子，再与氧气和水生产新的物质。紫外线被等离子体通道周围的液体吸收后，促使水中的溶解氧产生激发态氧原子和有机自由基作用，从而诱发有机污染物质的降解反应。

武海霞等通过采用上述介质阻挡放电的方式处理苯胺，研究了各种影响因素的处理效果，结果证实，在一定条件下，苯胺的去除率达89.96%，类似的处理废水的研究还有袁渭军等利用低温等离子体法处理锅炉EDTA清洗废水实验研究中表明，当放电功率为15KW，电极间距为5mm时，可使电厂锅炉EDTA清洗废水COD降解率70%以上，色度去除率90%以上。由此看出低温等离子体处理废水效果显著。

3不足以及发展趋势

通过以上的介绍可以知道低温等离子体水处理的核心问题为放电反应器的选择，虽然相比较于其它处理技术，该技术更环保，更便捷，并且有较为理想的成果，但是能量利用率仍然有待提高，电极间存在腐蚀，放电稳定性差。这些直接影响该技术的运行成本以及处理效果，因此在致力于重点研发高效低能的电极结构，采用结构优良的反应器，尽可能的降低外加电源功率，这样不仅易于产生放电等离子体而且能够提高经济效益。

4结语

随着我国经济的快速发展，带来了一系列的水环境问题，水生态受损严重，环境隐患多，饮用水以及污废水排放等问题十分突出，不利于经济社会的发展。虽然低温等离子体技术仍存在不足，但其在废水处理中克服了现有传统方式的不足，也有较好的处理效果，因此要促进和引导该项技术的发展，并且让社会各界人士了解这项技术十分必要，对实现全国范围内黑臭河的治理具有重要意义。

参考文献

[1] 孙冰.液相放电等离子体及其应用[M].北京：科学出版社，2013.

第7篇：机电一体化的理解范文

一、教学内容的改革研究

机电一体化技术内容多，涉及面广，综合性强，因此，根据教学大纲要求，精选教学内容，制定合理的教学计划，以达到最佳的教学效果。

（一）根据教学目标优选教材

机电一体化技术作为一门新兴的综合性学科，发展非常迅速；目前现有的教材虽然版本繁多，但各有局限。为此按照教学大纲的要求选取一套内容体系相对合理且能反映机电一体化学科水平的教材，就尤为重要。依托培养目标，在对教材的选择上应把握以下几点：实用性，教材避免纸上谈兵，避免冗长的理论推理、介绍，使用时既要有入门的引导，又要兼顾提高和深入；系统性，教材针对机电一体化技术的组成展开，因此，对于每一环节都要强调在整个系统中的作用及其与系统其他要素的关联性；先进性，介绍最新技术前沿，让学生了解最新发展状况，激发学生学习兴趣，把握学习方向。

（二）教学内容的改革

由于该课程开设之前，其主要内容都有多学时的专门课程讲授，如传感器有传感器测试技术在前，机械部分有机械设计基础等；如果课程内容仅仅是对先修课程的回顾和重复，势必造成学生普遍对该课程提不起兴趣，教学效果很不理想。因此，课程内容的设置上必须要有所突破。

1.理论教学内容的改革

首先，透彻讲述机电一体化的概念、体系结构等。本部分内容对学生建立机电一体化技术框架有高屋建瓴的作用，透彻的理解能对课程学习能起到事半功倍的效果。

其次，对各单元技术的讲解，要分清主次。机电一体化技术是机械技术、检测传感技术、自动控制技术、伺服驱动技术、信息处理技术、系统总体技术等多种技术的融合。虽然这些技术在系统设计中都很重要，但是如果在教学过程中不分主次，对每项技术的讲解等同视之，势必会大大加重学生负担，转移系统设计这一教学重点。因此，要分清主次，增删结合。对伺服驱动技术和检测传感技术要重点讲解，特别是伺服驱动技术，它是系统设计的核心；检测传感技术要突出检测系统的设计，减少传感技术的讲解，可改为学生自学。自动控制技术、信息处理技术内容较多，且前期相关科目有所讲解，所以不宜过细，可以总结性的讲解。

最后，重点引导学生运用所学知识进行课程设计，可以采用较多课时，分析实际系统的设计过程。比如工业机器人、数控机床、全自动洗衣机等典型机电一体化产品为实例，可以精讲其中一两个，使达到举一反三的效果。同时，可以根据实际情况，引入最新科技产品，提高学生学习兴趣。

2.实践教学内容的改革

在教学过程中，由于学生缺乏综合应用知识的经验，普遍感到学习《机电一体化技术》的难度较大。因此，实践教学就显得尤为重要。根据课程特点，在此环节中应该避免或减少验证性实验，加强综合性、设计性实验的开设。随着我院实验设备的不断完善，机械工程实训中心、创新实验室、机械原理实验室等逐步投入使用，实训、实验条件大大改善。同时，在实践教学中，做到以学生动手为主，教师辅导为辅的教学模式，充分调动学生的主观能动性，由被动学习转变为主动学习。

另外，安排学生进行课程设计时到企业进行调研，了解不同企业的岗位要求，明确自己能做什么，再经过指导教师的指导，最终进行设计选题；在做中学，学中做，最后完成课程设计及论文。这样可以避免学生设计时理论与实践脱节，纸上谈兵多、实际动手少的问题。

二、教学方法的改革研究

（一）采用多种教学方法和手段

《机电一体化技术》课程具有内容丰富、信息含量大、抽象、理论性强等特点，内容比较枯燥。为此，采用形式多样的教学方法，例如多媒体教学法、启发式教学法等，来激发学生的学习兴趣。采用动画演示、实物展示等形式强化学生感性认识，加强学生对相关知识点的理解。重点讲授知识的精华、知识的内在联系。从能力培养着眼，注重讲、练结合。

此外，在理论教学方面重点采用类比法。类比法是指对两个或几个相似的的对象进行联想，根据它们之间在某些方面的相同或相似，而推出它们在其他方面也可能相同或相似的逻辑推理方法。

（二）增强实践教学环节，理论联系实际

实践环节包括实验、课程设计等。针对《机电一体化技术》课程综合性强的特点，减少演示性、验证性实验，增加综合性、创新性实验，在教学中充分采用理论联系实际的教学方法。

开设综合性实践环节，如《机电一体化系统设计课程设计》，要求学生在两周内，利用简易模块，任意搭建各种机械模块，如打印机等，在构建机械模块之余，完成电机、传感器的选择、安装，完成其控制电路板的设计、开发、制作、调试，以及软件编程调试。通过小型机电一体化系统的开发设计，来培养学生的动手能力和创新意识，增强学生“工程化”的意识，激发学生的学习兴趣，提高其学习的主动性和目的性。

三、结束语

通过笔者近两年对《机电一体化技术》课程的教学改革，把握系统化、整体化、工程化这一主线，充分调动学生的学习积极性和参与性，综合运用多种有效的教学方法，增强实践环节，提高了教学效果和教学质量。

参考文献：

[1]梁景凯.机电一体化技术与系统设计[M].北京：机械工业出版社，2009.

[2]董爱梅.《机电一体化系统设计》课程考核改革的探索与实践[J].考试，2008，（41）：11-12.

第8篇：机电一体化的理解范文

关键词：废弃电气电子产品；回收处理；基金补贴；管理对策

引言

电子废物，也称“废弃电器电子产品”[1]，又称“电子垃圾”，是指被废弃不再使用的电器或电子设备，主要包括电冰箱、空调、洗衣机、电视机、电脑等家用电器和计算机等通讯电子产品等电子科技的淘汰品。废弃电器电子产品的处理活动，是指将废弃电器电子产品进行拆解，从中提取物质作为原材料或者燃料，用改变废弃电器电子产品物理、化学特性的方法减少已产生的废弃电器电子产品数量，减少或者消除其危害成分，以及将其最终置于符合环境保护要求的填埋场的活动，不包括产品维修、翻新以及经维修、翻新后作为旧货再使用的活动。

1 废弃电器电子产品基本概况

随着中国电子产业的快速发展以及国民电子产品用户拥有量的不断增长，相应的电子废弃物也在不断的增加，预计到2020年电器电子产品每年报废数量将达1.37 亿台[2]。列入国家处理目录的废弃电器电子产品已由“四机一脑”（指电冰箱、空调、洗衣机、电视机、电脑）扩展到14种，但实际上，电器电子产品的种类已达数千种之多，新的品种也在不断涌现[3]。

废弃电器电子产品成分十分复杂，含有超过700种物质，其中既包括铜、铝、铁、塑料、稀贵金属等具有较高资源利用价值的材料，又包括铅、汞、镉、铬等重金属、消耗臭氧层物质以及多种持久性有机污染物，是典型的集资源性、污染性于一身的固体废物[1]。

2 废弃电器电子产品回收现状

回收效率低、回收不规范、监管不到位、税收负担重，仍是摆在正规回收企业面前的难题[4]。据统计60%～70%的废旧电器电子产品被小商贩以高价收走，转卖给维修商进行翻修处理后，流入农村低收入用户和城市短期房屋租赁等二手市场，当二手市场消费者手中的电器电子产品无法继续使用时，维修点拆卸零部件再用于维修，对不可再利用的零部件采用粗放的方式提取贵金属，其余价值不高的部分则直接随生活垃圾倒掉。这些处置方式除了会对人体带来伤害外，也会造成环境污染与破坏。按照我国2011年1月起施行的《废弃电器电子产品回收处理管理条例》的规定，废弃电器电子产品回收处理行为须取得废弃电器电子产品处理资格，未取得处理资格的严禁废旧电器电子产品的拆解处理活动[5]。

3 废弃电器电子产品处理基金补贴政策

从国家政策实施上来看，继家电以旧换新政策以后，我国于2012年5月实施的《废旧电器电子产品处理基金征收使用管理办法》规定：取得废弃电器电子产品处理资格的企业，对列入《废弃电器电子产品处理目录》的废弃电器电子产品进行处理，可以申请基金补贴，“四机一脑”基金补贴标准为35～85元/台不等。2016年1月1日起基金补贴标准进行了调整，“四机一脑”基金补贴标准为35～130元/台不等。

4 废弃电器电子产品处理现状

截至2015年底，全国共有109家具备一定规模、管理规范的“四机一脑”处理企业获得基金补贴资格，年处理能力达到1.43亿台[1]。根据环境保护部官方网站公示的结果显示，自2012年第3季度基金补贴政策执行至2015年第2季度，全国“四机一脑”企业申报拆解量152410161台，其中电视机129534566台，冰箱3553231台，洗衣机7827666台，空调129498台，电脑11365200台，确认规范拆解量149733040_，其中电视机127021877台，冰箱3518526台，洗衣机7785161台，空调128415台，电脑11279061台，总体规范拆解率达98.24%。截至2014年底，企业已获得基金补贴金额达92.43亿元。

5 废弃电器电子产品回收处理行业存在的问题

一是回收渠道有待规范，非正规处理污染仍然存在。我国废弃电器电子产品回收主体仍是个体商贩，整个废弃电器电子产品处于散兵游勇的状态，没有按照相关规定进行回收，以旧换新、网络回收等正规回收渠道发育缓慢。有的旧货交易、维修点和私自拆解点在维修、拆解过程中造成的污染问题依然存在，拼装、仿制问题时有发生。

二是拆解产物无害化利用能力不足，技术落后。我国废弃电器电子产品拆解产业与发达国家相比，在无害化和资源化技术方面仍然存在一定差距。含铅锥玻璃、制冷剂、液晶面板、荧光粉等拆解产物无害化处理渠道窄，处理能力不足，印刷电路板利用处置企业技术和管理水平普遍较低，存在稀贵金属资源浪费、二次污染和非法转移处置现象，加工处理技术水平不高。

三是基层监管能力不足，审核问题依然存在。长期以来，各级环保部门固体废物、化学品管理机构能力建设滞后，大多数市县级环保部门缺少专职机构或人员，普遍缺乏电子废物环境管理人员，少数省市不能落实工作经费。少数省市第三方审核机构招投标程序不合理，采用低价中标规则，招投标时间过长，审核机构缺乏专业审核知识和经验、更换过于频繁、审核时间拖沓滞后等问题突出，严重影响了审核实际效果。

6 废弃电器电子产品回收处理和管理体系的对策建议

首先，规范废弃电器电子产品回收经营渠道。建立规范的废弃电器电子产品回收处理的回收网络，实施废弃电器电子产品检测制度，建立二手电器销售的市场准入制度，加快推动固体废物“互联网+”回收处理信息平台建设，利用物联网、大数据等信息化技术开展数据采集、流向追踪监测。

其次，加强技术研发和拆解产物利用处置能力建设。以印刷电路板、液晶面板、含铅锥玻璃、制冷剂等难处理的危险废物及含稀贵金属、有害化学物质为契机，开展污染控制技术和环境管理技术研究，设立相关利用处置工程示范，推动我国废弃电器电子产品回收处理。

最后，创新监管机制和审核方法。依据行业特点，创新监管新思路，将电子废物交易市场、集散地污染整治纳入多部门联合执法专项行动。研究废弃电器电子产品第三方审核机构管理方式，严格准入门槛，规范审核机构采购程序、内容和要求，建立第三方审核绩效评价体系和责任追究机制。

结束语

随着废弃电器电子产品回收处理行业的不断发展，完善产业链条，提升资源综合利用能力，健全基金补贴政策，完善废弃电器电子产品拆解处理的管理制度，提高废弃电器电子产品回收处理污染控制管理水平，推进废弃电器电子产品回收处理产业的规模化、规范化、专业化发展。

参考文献

[1]凌江，郑洋，邓毅，宋鑫.我国废弃电器电子产品处理对策研究[J].环境保护，2016，44（13）：38-42.

[2]邓毅.“基金”政策下上海废弃电器电子产品处理企业管理现状及建议研究[J].环境科学与管理，2015，40（5）：8-11.

[3]于卉菁.山东省废弃电子电器产品回收处理工作探讨[J].再生资源与循环经济，2016，9（4）：19-23.

[4]于璇.废弃电器电子产品回收处理：规范效果显著，回收仍待突破[J].电器，2016（6）：32-33.

第9篇：机电一体化的理解范文

关键词：风电有序并网；运行管理机制；风险评价；TOPSIS法；综合指数法

中图分类号：F27

文献标识码：A

文章编号：1672―3198（2014）21―0082―03

0引言

当前我国风电并网发电已经进入快速发展阶段。由于内蒙古地区风能资源丰富，而负荷相对较少，风电并网发电迫切需要充分发挥区域间互联电网优势，提升电网作为能源“高速公路”的现代化能源运输体系的作用和资源优化配置能力。此外，大规模风电并网后，其出力的随机性和间歇性特性，对电网的安全运行和电能质量造成了非常不利的影响，也给互联电网有功功率控制带来了新的挑战。因此，有必要结合风电特性，综合利用各种先进调度技术，提出风电有序并网管理机制，实现安全防御、经济优化、高效管理三位一体的电网调度体系；同时，针对具体的风力发电站接入电网，从投运前、启动时、投运后三个关键环节构建微观层面的风电并网运行管理指标体系，并对其进行综合评价。

目前国外风电并网运行管理工作只涉及对风电接入、并网管理机制的研究等，未对其中的风险提出有效的防控措施；国内风电并网工作开展较晚，相应的管理体系还不完善，同时对风险防控问题也少有提及。本文针对内蒙古地区风电并网管理工作中各指标的选取及其可能存在的风险，提出相应的风险防控机制，并采用结合综合指数法所改进TOPSIS法，对风险管理指标进行优化排序，从而完善风电并网风险管理体系，优化风电并网管理工作。

1风电并网的三个阶段及风险评估

风力发电与水电、火电等常规能源相比，其发电能力由风能的大小、强弱而定，具有间歇性、波动性、随机性的特点。这就要求在出现间歇性的情况下，电网必须有相当规模的常规电厂跟踪调频，保持电力系统的连续、稳定供电；同时，随着风电规模的不断增大，电网公司必须具有足够的、动态的感性和容性无功调节能力，避免线路输送功率和充电功率等大幅度波动对电网的剧烈冲击。因此，大规模风电接入对电力系统的运行和控制提出了新的要求，也对传统的运行调度管理模式提出了新的挑战。

本论文中，从电网安全稳定运行角度出发，针对风电并网运行特性，将风电并网划分为投运前、设备启动和投运后三个阶段。各个阶段划分及风险识别如图1所示。

1.1风电投运前

电场接入系统前，为并网运行所做的一系列工作。其间的运行风险主要包括：（1）并网政策方面，由于风电并网的相关政策法规尚不完善，相应的管理模式和评价方式亟待规范，在工作开展过程中，容易出现配合的“盲点”，为电网的安全稳定运行埋下隐患；（2）在设备制造方面，已投运风电机组多数不具备低电压穿越能力，在电网出现故障导致系统电压降低时容易产生脱网；（3）风电场建设方面，部分项目业主工程质量管理不严，一些施工单位施工质量管理以及监理单位对工程施工质量的监督管理不到位。

1.2风力发电设备启动阶段

这一阶段中，发电企业收到电网调度机构向拟并网方发出并网确认通知后，按电网调度机构的要求开始进行制定启动措施。其间存在的风险有：（1）风电接入管理不足，大规模风电场接入电网整体安全性研究亟须加强；（2）缺乏通信自动化信息数据。由于风机控制系统厂家信息垄断、保密，数据不开放，风机运行状态信息没有向升压站监控系统和调度侧传送，调度没有风功率自动控制手段，给风电调度决策和运行管理带来极大的困难。

1.3风电投运后

风电并网成功后，按照调度部门的要求正常发电的阶段。其间存在的风险有：（1）风电功率预测手段缺乏有效性。目前国内没有比较成功的风电功率预测技术手段，且各风电场没有有效开展风功率预测工作，制约了有序并网管理。（2）风电场运行管理水平不高。一些风电场安全管理制度不健全，现场运行规程不完善，无功管理和二次系统管理无法满足电网安全要求；风电场专业水平远远落后于风电建设发展速度，不能适应工作要求。

针对三个阶段的风险，风电并网运行管理不仅应关注投运后环节，应建立风电并网的投运前、启动时、投运后“全过程”运行管理机制。具体模式见图2。

2基于TOPSIS和灰色关联度的综合评价方法

TOPSIS法的基本原理是通过构造多目标决策问题的理想解和负理想解，对各可行方案进行排序，以确定其优劣。本文利用综合指数对TOPSIS法进行改进，以更确切的描述待评价样本与理想样本之间的贴近程度，从而对样本的优劣进行排序，提供样本决策依据。通过TOPSIS和综合指数法对风电并网运行风险管理进行综合评价，首先采用线性比例法对指标数值进行规范化处理，并采用变异系统法求计算出指标权重，继而得出加权标准化矩阵；其次，确定待评价样本的正理想解和负理想解，并进一步计算出样本与正理想样本和负理想样本的欧氏距离和综合指数；最后，根据计算所得的相对贴近度，对样本进行排序优选。

2.1构建指标矩阵并确定指标权重

根据所要解决的问题，确定指标矩阵，并采用线性比例法对指标矩阵进行规范化处理。公式如下：

x*ij=xijxsj（1）

式中，xjs可以取该类指标的最小值、最大值或平均值等。

采用变异系统法确定各指标的权重。公式如下：

σk=2i=2（xik-xk）2/n，k=1，2，…，m（2）

ck=σk/xk（3）

wj=cj/mk=1ck（4）

将指标矩阵加权规范化，同时将规范化后的指标矩阵与所确定的指标权重相乘，得到加权标准化矩阵Y：

Y=（yij）m*n=（wjxij）m*n（5）

2.2计算欧氏距离与综合指数

（1）计算样本到正理想解和负理想解的欧氏距离。

确定正理解系统与负理想系统，并汇总各指标集的最大与最小值，从而得出正理想解与负理想解。设样本i到正理想解和负理想解之间的欧氏距离分别为Di+和Di-，计算公式如下：

D+i=nj=1wj（yij-y+j）2（6）

D-i=nj=1wj（yij-y-j）2（7）

（2）计算各指标的综合指数。

采用综合指数法，以正负均值为基准，求各指标的综合指数。首先，求指标xij的正负均值xj+和xj-，公式如下：

xj+=1nj+xij≥0xij，

xj-=1nj+xij

再求xij的折算系数Kij：

K+ij=xijxj+*100，xij≥0

K-ij=xij|xj-|*100，xij

（9）

2.3计算相对贴近度

（1）对欧氏距离和指标综合指数分别进行无量纲化处理。

i=φimax1≤im（φi）（i=1，2，…，m）（10）

式中，φi为Di+，Di-，Ki+，Ki-。φi为di+，di-，ki+，ki-，为无量纲化处理后的值。

其中，di-和ki+数值越大，样本越接近理想解；di+和ki-数值越大，样本越偏离理想解。综合考虑无量纲化后的欧氏距离和综合指数，可得到：

R+i=a1d-i+a2k+i，i=1，2，…，m（11）

R-i=a1d+i+a2k-i，i=1，2，…，m（12）

式中，a1，a2反映了决策者对距离和关联度的偏好程度，且a1+a2=1，决策者可根据个人偏好确定a1和a2。Ri-和Ri+分别反映了样本与正理想解和负理想解的接近程度。

（2）计算相对贴近度。

相对贴近度反映了待评价样本与正理想解或负理想解的接近程度。计算公式如下：

δi=R+iR+i+R-i（i=1，2，…，m）（13）

（3）评价策略优劣排序。

根据式（13）的计算结果，依据δi的大小对样本进行排序。δi越大，表示待评样本越贴近正理想样本，样本越优；反之，δi越小，表示待评样本越贴近负理想样本，样本越劣。

3算例分析

本文基于TOPSIS和灰色关联度法相结合的综合评价方法，对内蒙古地区风电并网运行风险管理工作进行综合评价。

3.1确定指标矩阵

针对PELIM各环节可能存在的风险，选定为7个指标：并网政策、风机技术、工程质量、接入管理风险、通信数据完善度、风电预测偏差、以及风电场运行管理。选取内蒙古地区7个试验点的器材检验工作资料作为数据基础，并进行规范化处理，得到如下矩阵。

3.2计算各指标权重

采用变异系统法，计算得到各指标的权重：

0.1261、01229、0.1248、0.1271、0.1251、0.1260、0.1239。

3.3计算加权标准化矩阵

将各指标权重与规范化指标相乘，得到加权标准化矩阵。

3.4确定正理想解和负理想解

在所构建的风险管理体系中，并网政策、风机技术、工程质量、通信数据完善度和风电场运行管理为正向指标，接入管理风险和风电预测偏差为负向指标。

正理想解与负理想解分别为：Y0+=[0.008，0.082，0036，0.035，0.074，0.056，0.024]；

Y0-=[0.032，0，055，0.017，0.008，0.052，0.027，0062]。

3.5计算样本与正理想解和负理想解之间的欧氏距离、综合指数及相对贴近度

利用前文所述方法，求出各个指标与理想解和负理想解的欧氏距离以及指标综合指数，并求出相对贴近度，得到结果见表3。

3.6指标排序，确定最优评价方案

比较各个指标的相对贴近度，可以得出：指标A2与正理想解距离最近，与负理想解距离最远，且与正理想解的关联度最高；由此可见，所用风机技术水平对风电并网运行质量起着重要作用。而风电场管理制度已日趋完善，在工作开展过程中出错率较少，风险较小，排序位于最后。

因此，将八个指标的重要度由高到低进行排序如下：A2、A5、A6、A4、A3、A7、A1。可见，对内蒙古地区风电并网运行过程的风险防控，首先要加强风机选型、信息平台建设及风电量预测工作的发展力度，同时兼顾其他环节可能存在的风险，提高风电并网运行效率。

4结论

首先，从电网安全稳定运行角度出发，针对内蒙古地区风电并网运行特性，将风电并网划分为投运前、设备启动和投运后三个阶段，分析各个阶段可能存在的风险，完善风电并网运行管理模式，以避免或减少风电浪费，提高风电并网发电量；其次，利用综合指数法对TOPSIS法进行改进，从而对内蒙古地区风电并网运行管理三个阶段中的风险指标项进行优化排序，以完善风险管理机制；最后，针对内蒙古地区风电并网运行过程中可能存在的风险，建立完善的风险识别与管理机制，通过风险识别与分析、风险防控等工作，有效预防和化解质量电网运行中的潜在风险。

参考文献

[1]邓彬，黄树锋，江宇飞，等.考虑风电出力不确定性的电力系统运行风险评估[J].华东电力，2013，（05）：4852.

[2]冯永青，张伯明，吴文传，等.基于可信性理论的电力系统运行风险评估[J].电力系统自动化，2006，01：2529.

[3]张小奇，王晓华，王路，等.西北电网大规模风电集中并网运行风险仿真分析[J].中国电业，2012，11：456460.

[4]崔和瑞，梁丽华，王立红.基于熵权TOPSIS分析的配电网可靠性评估指标体系[J].农业工程学报，2011，27（S1）：172175.

[5]田廓，张怡，王尔康，等.电网建设项目投资决策评价研究[J].华东电力，2009，37（10）：16231626.